[发明专利]一种水下机器人用被动气动式浮力补偿装置

说明书

本发明涉及一种水下机器人用被动气动式浮力补偿装置，外皮囊安装在承压外壳上，位于水下机器人外部，将预先抽好真空度的水下机器人舱内作为内气囊，内外气囊之间并联有抽气管路及回气管路；抽气管路上设有由动力源驱动的隔膜泵及只能向外皮囊流动的单向阀，回气管路上设有截止式电磁阀；舱内的气体通过隔膜泵抽出，经过单向阀、菌型盖与承压外壳间的缝隙向外气囊中充气，进而增加水下机器人的浮力；外气囊中的气体通过外气囊与舱内的压力差，经过菌型盖与承压外壳间的缝隙、截止式电磁阀流回舱内，进而减小水下机器人的浮力。本发明具有结构简单、效率高、安全可靠、功耗小等特点。

技术领域

本发明涉及水下机器人浮力补偿装置，具体地说是一种水下机器人用被动气动式浮力补偿装置。

背景技术

水下机器人作为一种水下测量、工作平台，是人类探索海洋最重要的手段，已经广泛应用在海洋科学研究、海洋工程、海洋资源勘探、救援打捞、海底探测、海洋生物研究与追踪等领域。通常水下机器人需要定时露出水面与卫星连接实现通讯与定位，以保证水下机器人正常稳定的工作状态。海水密度会随着深度变化而发生变化，水下机器人的浮力状态也会随之变化，进而影响水下机器人的运动状态。当水下机器人需要到水面与卫星通讯时，需要增加自身的浮力以保证天线能够露出水面。因此，研究模块化、结构紧凑、稳定可靠的水下机器人用浮力补偿装置，对提高水下机器人整体性能具有重要作用。

发明内容

为了满足水下机器人的天线能够露出水面保证水面通讯安全可靠的工作要求，本发明的目的在于提供一种水下机器人用被动气动式浮力补偿装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括外气囊及分别安装在水下机器人舱体内的菌型盖、气动接头和驱动元件，其中外气囊安装在承压外壳上，所述菌型盖位于外气囊的内部，并通过所述气动接头与水下机器人的承压外壳连接，该菌型盖与所述承压外壳之间留有流通空气的缝隙；所述驱动元件包括单向阀、气动三通接头、截止式电磁阀及隔膜泵，水下机器人舱体内设有安装板，所述单向阀、气动三通接头、截止式电磁阀及隔膜泵分别安装在该安装板上，该隔膜泵的排气口通过单向阀与气动三通接头的一个端口相连，所述隔膜泵的吸气口与水下机器人内舱连接，所述截止式电磁阀的一端与气动三通接头的第二个端口相连，另一端与水下机器人内舱连接，所述气动三通接头的第三个端口与气动接头相连；所述水下机器人内舱的气体通过隔膜泵抽出，经过所述单向阀、气动三通接头、气动接头、菌型盖与承压外壳间的缝隙向外气囊中充气，进而增加水下机器人的浮力；所述外气囊中的气体在外气囊与水下机器人内舱的压力差作用下经过菌型盖与承压外壳间的缝隙、截止式电磁阀流回水下机器人内舱，进而减小水下机器人的浮力；

其中：所述菌型盖的上部分别具有盖盘A及盖盘B，下部为盖柱，该盖盘A与所述承压外壳之间留有供气体流通的缝隙，所述盖柱内部沿轴向开有气孔A，所述盖盘B的圆周方向沿径向均匀开设有多个气孔B，各所述气孔B的一端分别与气孔A相连通，另一端开设至所述盖盘B的外表面；

所述盖盘B位于盖盘A的下方，且直径小于盖盘A的直径，每个所述气孔B上方的盖盘A的下表面上均开设有用于气体流通的U形槽；

所述截止式电磁阀为二位二通阀，所述外气囊内的气体由外界水下压力作用通过该截止式电磁阀回流至水下机器人内舱，气体的流量通过所述截止式电磁阀控制；

所述水下机器人内舱抽真空度，实现水面回气；

所述外气囊内气体回流至水下机器人内舱后，该外气囊压在所述菌型盖和承压外壳上，通过所述外气囊、菌型盖及承压外壳的配合将菌型盖与承压外壳之间的缝隙密封，所述单向阀、气动三通接头、截止式电磁阀及隔膜泵与外界水压隔离；

所述外气囊通过压环安装在承压外壳上；

所述承压外壳上安装有导流罩，所述外气囊位于该导流罩内，浸没在水下机器人所处海水中。

本发明的优点与积极效果为：